JP2014222060A - 冷媒圧縮装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】吐出弁の弁体の破損を防止できる冷媒圧縮装置を提供することを目的とする。
【解決手段】冷媒圧縮装置1は、圧縮室11で圧縮された冷媒を吐出する吐出口12と、吐出口12の出口側の開口端に設けられた弁座51と、弁座51に対して固定された基端部52aと、自由端となる先端部52bとを備え、冷媒の吐出圧力に応じて吐出口12を開閉するリード弁構造の弁体52と、弁体52を弁座51との間に挟んで弁座51に対して固定して設けられ、弁体52の撓み量を規制するストッパー53と、を有し、弁体52は、基端部52aと先端部52bとの間に設けられ吐出口12を閉塞する閉塞部52cと、基端部52aと閉塞部52cとの間に設けられた変曲部52dと、を備え、弁体52は、変曲部52dにおいて、先端部52b側がストッパー53から遠ざかる方向に曲げられている。
【選択図】図2
【解決手段】冷媒圧縮装置1は、圧縮室11で圧縮された冷媒を吐出する吐出口12と、吐出口12の出口側の開口端に設けられた弁座51と、弁座51に対して固定された基端部52aと、自由端となる先端部52bとを備え、冷媒の吐出圧力に応じて吐出口12を開閉するリード弁構造の弁体52と、弁体52を弁座51との間に挟んで弁座51に対して固定して設けられ、弁体52の撓み量を規制するストッパー53と、を有し、弁体52は、基端部52aと先端部52bとの間に設けられ吐出口12を閉塞する閉塞部52cと、基端部52aと閉塞部52cとの間に設けられた変曲部52dと、を備え、弁体52は、変曲部52dにおいて、先端部52b側がストッパー53から遠ざかる方向に曲げられている。
【選択図】図2
Description
本発明は、冷媒圧縮装置に関するものである。
特許文献1には、吸入口及び吐出口を有したシリンダー組立体と、シリンダー組立体の外側に螺合締結されて、圧縮室内の圧力変化によって吐出口を開閉するバルブプレートと、バルブプレートの後方に螺合締結されてバルブプレートの開放程度を制限するリテーナと、を包含して構成された圧縮機が記載されている。この圧縮機において、バルブプレートに接触される吐出口周辺(バルブシート)、リテーナ及びバルブプレートの少なくともいずれかの接触部分には、複数の微細な凹部が切削形成されている。
特許文献1に記載された圧縮機では、冷媒ガスに混合されているオイルが吐出口を通してシリンダーの外部に吐出されると、当該オイルが微細な凹部に流入した状態で残留する。これにより、バルブプレートがバルブシート又はリテーナに衝突するときに発生する衝撃及び騒音を減少することができる。
特許文献2には、シリンダー室で圧縮された冷媒ガスを吐出するための吐出ポートと、圧縮された冷媒ガスの吐出圧力に応じて吐出ポートを開閉するように、シリンダー室構成部材の外表面に取り付けられたプレート状の吐出弁と、吐出弁の最大撓みを規制する弁押えと、を備えたロータリー圧縮機が記載されている。このロータリー圧縮機の弁押えは、シリンダー室構成部材の外表面に吐出弁側の面が当接して固定される基端側プレート部と、冷媒ガスの吐出圧力によって吐出弁が撓んだときに吐出弁が当接する先端側当接部と、基端側プレート部と先端側当接部とを連結する連結部と、を有している。連結部は、吐出弁が先端側当接部に当接した状態で、吐出弁との間に隙間が形成されるような形状を有している。
特許文献2に記載されたロータリー圧縮機では、吐出弁の撓みが進行しても、連結部において吐出弁と弁押えとが接することがないように隙間が形成されるようになっている。このため、撓みによる吐出弁の支点位置の移動が生じず、吐出弁にかかる曲げモーメントが常に一定となるため、吐出弁の開閉動作の速度を向上させることが可能となる。また、吐出弁と弁押えとは当接部のみで衝突し、吐出弁の先端が衝突する弁押えの部分がないため、大きなエネルギーを有する部分での衝突が抑制される。
特許文献1に記載された圧縮機では、バルブプレートとバルブシート又はリテーナとが当接する際の衝撃及び騒音が低減される可能性がある。しかしながら、バルブプレートの当接面は、当該バルブプレートの中で速度の高い先端部に位置するため、当接時にバルブプレートに生じる応力のピーク値は低下しにくく、繰返し疲労によるバルブプレートの損傷の可能性が高まってしまうという問題点があった。
また、特許文献2に記載されたロータリー圧縮機では、吐出弁の開閉速度が向上することから、吐出弁は従来よりも高い速度で弁押えと当接する。このため、当接時に吐出弁に生じる応力のピーク値が高まってしまい、繰返し疲労による吐出弁の損傷の可能性が高まってしまうという問題点があった。
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、吐出弁の弁体の破損を防止できる冷媒圧縮装置を提供することを目的とする。
本発明に係る冷媒圧縮装置は、冷媒を圧縮する圧縮室を備えた圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機部と、前記圧縮機構部及び前記電動機部を収容する圧力容器と、前記圧縮機構部に設けられ、前記圧縮室で圧縮された冷媒を吐出する吐出口と、前記吐出口の出口側の開口端に設けられた弁座と、前記弁座に対して固定された基端部と自由端となる先端部とを備え、冷媒の吐出圧力に応じて前記吐出口を開閉するリード弁構造の弁体と、前記弁体を前記弁座との間に挟んで前記弁座に対して固定して設けられ、前記弁体の撓み量を規制するストッパーと、を有し、前記弁体は、前記基端部と前記先端部との間に設けられ前記吐出口を閉塞する閉塞部と、前記基端部と前記閉塞部との間に設けられた変曲部と、を備え、前記弁体は、前記変曲部において、前記先端部側が前記ストッパーから遠ざかる方向に曲げられていることを特徴とするものである。
本発明によれば、冷媒の吐出圧力により弁体が押し上げられたときに最も速度が高くなる先端部をストッパーに当接させないようにすることができる。したがって、ストッパーと当接する際に弁体に生じる応力のピーク値を減少させることができるため、吐出弁の弁体の破損を防止することができる。
実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る冷媒圧縮装置について説明する。図1は、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置1の概略構成を示す縦断面図である。本実施の形態に係る冷媒圧縮装置1は、例えば、空気調和装置、冷蔵庫、冷凍機、自動販売機、給湯器等に用いられる冷凍サイクルの構成要素の一つとなるものである。冷媒圧縮装置1は、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して吐出する流体機械である。なお、図1を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係や形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、明細書中における各構成部材同士の位置関係(例えば、上下関係等)は、原則として、冷媒圧縮装置1を使用可能な状態に設置したときのものである。本実施の形態では、冷媒圧縮装置1として、スクロール圧縮機を例に挙げて説明する。
本発明の実施の形態1に係る冷媒圧縮装置について説明する。図1は、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置1の概略構成を示す縦断面図である。本実施の形態に係る冷媒圧縮装置1は、例えば、空気調和装置、冷蔵庫、冷凍機、自動販売機、給湯器等に用いられる冷凍サイクルの構成要素の一つとなるものである。冷媒圧縮装置1は、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して吐出する流体機械である。なお、図1を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係や形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、明細書中における各構成部材同士の位置関係(例えば、上下関係等)は、原則として、冷媒圧縮装置1を使用可能な状態に設置したときのものである。本実施の形態では、冷媒圧縮装置1として、スクロール圧縮機を例に挙げて説明する。
図1に示すように、冷媒圧縮装置1は、冷媒を圧縮する圧縮室11を備えた圧縮機構部10と、圧縮機構部10を駆動する電動機部30と、圧縮機構部10及び電動機部30を収容する圧力容器40と、を有している。圧力容器40は、上部容器41、中部容器42及び下部容器43によって構成されている。圧力容器40には、外部の冷媒を圧力容器40内に吸入する吸入管44と、圧縮された冷媒を圧力容器40外に吐出する吐出管45と、が接続されている。
圧縮機構部10は、電動機部30により駆動されることで、吸入管44から吸入した冷媒ガスを圧縮室11内で圧縮し、吐出口12及び吐出弁機構50を介して吐出マフラー13内の空間に排出する機能を有している。圧縮機構部10は、固定スクロール21と、揺動スクロール22とを有している。
固定スクロール21は、圧力容器40内に固定支持されている渦巻支え46にボルト等によって固定されている。固定スクロール21は、台板部23と、台板部23の一方の面(本例では、下面)に立設されたインボリュート曲線形状の突起である渦巻歯25と、を有している。また、固定スクロール21の中央部には、圧縮室11内で圧縮されて高圧となった冷媒ガスを吐出する吐出口12が形成されている。吐出口12の出口側(台板部23の他方の面側)には、冷媒の吐出圧力に応じて吐出口12を開閉するとともに冷媒の逆流を防ぐ吐出弁機構50が設けられている。吐出弁機構50の構成については後述する。
揺動スクロール22は、渦巻支え46によって回転自在に支持されている。揺動スクロール22は、不図示のオルダム継手により、固定スクロール21に対して自転運動することなく公転旋回運動(揺動運動)を行うようになっている。揺動スクロール22は、台板部24と、台板部24の一方の面(本例では、上面)に立設されたインボリュート曲線形状の突起である渦巻歯26と、を有している。また、台板部24の他方の面(スラスト面)の略中心部には、中空円筒形状の揺動スクロールボス部27が形成されている。揺動スクロールボス部27には、後述する回転軸33の上端に設けられた偏心軸部33aが嵌入される。
固定スクロール21と揺動スクロール22とは、渦巻歯25と渦巻歯26とを互いに噛み合わせるようにして嵌合し、圧力容器40内に装着される。渦巻歯25と渦巻歯26との間には、相対的に容積が変化する圧縮室11が形成される。
電動機部30は、圧力容器40に固定された固定子31と、固定子31に対して回転自在に取り付けられ、固定子31に通電されることにより回転駆動される回転子32と、を有している。回転子32の中心には、回転軸33が取り付けられている。回転軸33の上端には、揺動スクロールボス部27と回転自在に嵌合する偏心軸部33aが形成されている。電動機部30が回転軸33を介して揺動スクロール22を駆動することにより、圧縮機構部10で冷媒ガスが圧縮されるようになっている。
圧力容器40内における電動機部30の下方には、軸受支え47が固定されている。軸受支え47の中心部には、回転軸33の下端を回転自在に支持するためのボールベアリング48の外輪が圧入固定されている。
上記の構成を有する冷媒圧縮装置1において、電動機部30の固定子31に通電されると、回転子32と回転子32に取り付けられた回転軸33とが回転する。回転軸33が回転することによって、揺動スクロール22が固定スクロール21に対して揺動運動を行う。これにより、固定スクロール21の渦巻歯25と揺動スクロール22の渦巻歯26との間に形成された圧縮室11の容積が連続的に変動する。この際、圧縮室11の容積が増大すると、圧縮室11内の圧力が圧力容器40内(吸入空間内)の圧力よりも低下し、圧力容器40内の冷媒が圧縮室11に吸入される。その後、揺動スクロール22の揺動運動によって圧縮室11の容積が縮小していくと、圧縮室11内に吸入された冷媒が圧縮され、圧縮室11内の圧力が上昇する。圧縮室11内の圧力が所定圧力より高くなると、圧縮された冷媒は、後述する吐出弁機構50の弁体52を押し上げ、吐出マフラー13内の空間に一旦吐出され、吐出マフラー13に設けられた吐出口(図示せず)を介して圧力容器40内の吐出空間に吐出される。圧力容器40内の吐出空間に吐出された冷媒は、吐出管45から外部に吐出される。
図2は、冷媒圧縮装置1の吐出弁機構50近傍の構成を示す断面図である。図2では、吐出弁機構50が吐出口12を閉塞している状態(吐出弁機構50の開度がゼロの状態)を示している。図2に示すように、吐出弁機構50は、吐出口12の出口側の開口端に設けられた弁座51と、冷媒の吐出圧力に応じて吐出口12を開閉するリード弁構造の弁体52と、弁体52を弁座51との間に挟んで弁座51に対して固定して設けられ、弁体52の撓みを規制するストッパー53と、を有している。本例では、弁座51、弁体52及びストッパー53は、いずれも鉄鋼材により形成されている。
弁体52は、可撓性を有する薄板形状の板ばねである。弁体52の板厚は、全体に亘ってほぼ均一である。弁体52は、ボルト54により弁座51(台板部23)に対して固定された固定端となる基端部52aを一端側(図中の左端側)に備え、自由端となる先端部52bを他端側(図中の右端側)に備えている。また、弁体52は、冷媒の吐出圧力が所定圧力以下の場合に吐出口12を閉塞する閉塞部52cを有している。閉塞部52cは、基端部52aと先端部52bとの間に設けられている。閉塞部52cに対し上向きに加えられる冷媒の吐出圧力が上記所定圧力を超えると、弁体52に撓みが生じ、閉塞部52cが弁座51から持ち上げられ、吐出口12が開放される。
さらに、弁体52は、基端部52aと閉塞部52cとの間に設けられた変曲部52dを有している。弁体52は、変曲部52dにおいて、先端部52b側がストッパー53から遠ざかる方向(弁座51に近づく方向)に曲げられている。本例の弁体52は、少なくとも閉塞部52cで吐出口12を閉塞している状態において、変曲部52dを頂点とし、基端部52a側及び先端部52b側の双方に向かうに従って高さが低くなる形状を有している。すなわち、基端部52aと変曲部52dとの間の部分と、変曲部52dと先端部52bとの間の部分とは、弁座51表面を基準として互いに逆方向に傾斜している。変曲部52dの近傍において、基端部52aと変曲部52dとの間の部分と、変曲部52dと先端部52bとの間の部分とは、所定の開き角θ(0°<θ<180°)で弁座51側に開いている。また、基端部52aと変曲部52dとの間の部分と、変曲部52dと先端部52bとの間の部分とは、いずれも下方(弁座51側)が凸となるように湾曲している。
基端部52aから先端部52bまでの各部分での曲率中心の位置の変化をみると、基端部52aから変曲部52dまでの部分では、曲率中心が弁体52よりも上方(ストッパー53側)でかつ変曲部52dよりも基端部52a側に位置している。これに対し、変曲部52dから先端部52bまでの部分では、曲率中心が弁体52よりも上方でかつ変曲部52dよりも先端部52b側に位置している。
ストッパー53の一端側は、弁体52の基端部52aと共にボルト54によって弁座51に対して固定されている。ストッパー53は、弁体52に当接して弁体52の撓みを規制するストッパー面53aを下方(弁体52側)に有している。ストッパー面53aは、弁体52側に凸となるように湾曲して形成されている。吐出弁機構50の開度がゼロである図2に示す状態では、弁体52のうち基端部52a近傍の当接部分A1のみがストッパー面53aと当接している。冷媒の吐出圧力が閉塞部52cに加えられ、弁体52が持ち上げられて撓み量が徐々に増加すると、弁体52のうちストッパー面53aと当接する当接部分は、基端部52aから変曲部52dに向かって連続的に拡大されていくようになっている(図3及び図4の当接部分A2、A3参照)。一方、変曲部52dと先端部52bとの間の部分は、少なくとも当接部分が変曲部52dにまで拡大されるまでの間、ストッパー面53aとは当接しないようになっている(図4参照)。
閉塞部52cに上向きの圧力が加えられる際には、ストッパー面53aとの当接部分A1(A2、A3)における閉塞部52c側の端部が弁体52の支点O1(O2、O3)となる。したがって、本例の構成では、弁体52の撓み量が徐々に増加すると、冷媒の吐出圧力に対する弁体52の支点位置は、基端部52aから変曲部52dまで連続的に移動するようになっている。このように弁体52の支点位置を連続的に移動させるためには、ストッパー面53a上の各部分におけるそれぞれの曲率が、当該部分が支点となった弁体52の閉塞部52cに対して冷媒の吐出圧力を加えた場合の撓み曲線の曲率以上となるように、ストッパー53を形成すればよい。例えば、ストッパー面53aの支点O1近傍での曲率は、図2に示す状態で閉塞部52cに冷媒の吐出圧力が加えられた場合の撓み曲線の曲率以上であり、ストッパー面53aの支点O2近傍での曲率は、図3に示す状態で閉塞部52cに冷媒の吐出圧力が加えられた場合の撓み曲線の曲率以上である。
次に、吐出弁機構50の開度がゼロから最大開度まで変化する際の動作について説明する。図3は、吐出弁機構50の開度が中間開度である状態を示しており、図4は、吐出弁機構50の開度が最大開度である状態を示している。また、既に示した図2は、吐出弁機構50の開度がゼロである状態を示している。すなわち、吐出弁機構50の開度がゼロから最大開度まで変化する態様は、図2〜図4によって時系列で表される。
図2に示すように吐出弁機構50の開度がゼロの状態で、冷媒ガスによる上向きの吐出圧力が閉塞部52cに加えられると、弁体52は、支点O1を支点とするモーメントを受けて撓み、上方に押し上げられる。吐出弁機構50の開度が中間開度になると、図3に示すように、弁体52のうちストッパー面53aと当接する当接部分A2は、図2に示す当接部分A1よりも変曲部52d側に拡大される。これにより、冷媒の吐出圧力に対する弁体52の支点O2は、図2に示す支点O1よりも変曲部52d側に移動する。
吐出弁機構50の開度が中間開度の状態で、冷媒ガスによる上向きの吐出圧力が閉塞部52cに加えられると、弁体52は、支点O2を支点とするモーメントを受けてさらに押し上げられる。吐出弁機構50の開度が最大開度になると、図4に示すように、弁体52のうちストッパー面53aと当接する当接部分A3は、図3に示す当接部分A2よりもさらに拡大され、基端部52aから変曲部52dまでの範囲となる。これにより、冷媒の吐出圧力に対する弁体52の支点O3は、変曲部52dに移動する。吐出弁機構50の開度が最大開度となった状態においても、弁体52の変曲部52dと先端部52bとの間の部分は、ストッパー面53aには当接していない。
以上のように、吐出弁機構50の開度が増加するときには、開度の増加に伴い、弁体52の支点位置が基端部52aから変曲部52dに向かって連続的に移動する。これにより、吐出弁機構50の開度が増加する際に弁体52の曲げ剛性が連続的に変化するため、弁体52とストッパー53との当接時間(衝突時間)を長くすることが可能となり、弁体52とストッパー53とが当接する速度を徐々に減速させることができる。これにより、ストッパー53と当接する際に弁体52に生じる応力のピーク値を減少させることができるため、弁体52の破損を防止することができる。
また、弁体52が開閉動作を行う際に最も速度が高くなるのは、支点からの距離が最も遠い先端部52bである。本実施の形態では、弁体52が変曲部52dで曲げられていることによって、弁体52が押し上げられたときに最も速度が高くなる先端部52bを、ストッパー53に当接させないようにすることができる。これにより、弁体52がストッパー53に当接する際の最高速度を従来の弁体よりも確実に小さくすることができる。したがって、ストッパー53と当接する際に弁体52に生じる応力のピーク値を減少させることができるため、弁体52の破損を防止することができる。
一方、吐出弁機構50の開度が例えば中間開度である状態で、冷媒ガスの吐出圧力が低下すると、弁体52は弁体52自身の弾性力(復元力)により弁座51側に戻り、吐出弁機構50の開度がゼロになる。これにより、冷媒ガスの逆流が防止される。弁体52が弁座51に当接する際には、変曲部52dの開き角θ(図2参照)が大きくなることにより、衝撃を吸収することが可能である。したがって、弁座51と当接する際に弁体52に生じる応力のピーク値を減少させることができるため、弁体52の破損を防止することができる。
ここで、変曲部52dは、弁体52の屈曲(例えば、比較的大きい曲率での曲げ)により形成されていてもよいし、弁体52の湾曲(例えば、比較的小さい曲率での曲げ)により形成されていてもよい。変曲部52dが屈曲により形成された場合、変曲部52dの前後で曲率中心の位置が不連続に変化する(曲率が不連続に変化する)。変曲部52dが湾曲により形成された場合、変曲部52dの前後で曲率中心の位置が連続的かつ滑らかに変化する(曲率が連続的かつ滑らかに変化する)。変曲部52dの前後で曲率を連続的かつ滑らかに変化させることによって、変曲部52dで生じる応力をより低減できる場合がある。
弁体52は、冷媒圧縮装置1の冷媒圧縮動作に応じて、弁座51とストッパー53との間を繰り返し移動する。このため、弁体52の基端部52aや変曲部52dなどの部位には繰り返し応力が生じる。したがって、弁体52には、冷媒圧縮装置1を運転する際に想定される繰り返し回数での破断応力に安全率を考慮した応力値以下となる材料を用いるか、疲労限度を持たない鉄鋼系材料を用いることが望ましい。これにより、繰り返し応力による弁体52の破壊を抑制することが可能となる。
図5は、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置1の吐出弁機構50の構成の変形例を示す断面図である。図5に示すように、本変形例の弁座51は、当該弁座51に当接した弁体52(少なくとも基端部52aと変曲部52dとの間)に沿う形状を有している。すなわち、弁座51は、少なくとも弁体52の基端部52aと変曲部52dとの間に対応する部分で、弁体52側が凹となる曲面形状を有している。このような構造とすることで、弁体52がストッパー53側から弁座51側に移動して弁座51に当接する際(吐出弁機構50の開度が低下する際)、弁体52のうち弁座51に当接する当接部分は、基端部52aから変曲部52dに向かって連続的に拡大されていく。これにより、弁体52の支点位置は、基端部52aから変曲部52dまで連続的に移動する。したがって、吐出弁機構50の開度が低下する際に弁体52の曲げ剛性が連続的に変化するため、弁体52と弁座51との当接時間を長くすることが可能となる。このため、本変形例によれば、ストッパー53と当接する際に弁体52に生じる応力のピーク値だけでなく、弁座51と当接する際に弁体52に生じる応力のピーク値も減少させることができるため、弁体52の破損をより確実に防止することができる。
以上説明したように、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置1は、冷媒を圧縮する圧縮室11を備えた圧縮機構部10と、圧縮機構部10を駆動する電動機部30と、圧縮機構部10及び電動機部30を収容する圧力容器40と、圧縮機構部10に設けられ、圧縮室11で圧縮された冷媒を吐出する吐出口12と、吐出口12の出口側の開口端に設けられた弁座51と、弁座51に対して固定された基端部52aと、自由端となる先端部52bとを備え、冷媒の吐出圧力に応じて吐出口12を開閉するリード弁構造の弁体52と、弁体52を弁座51との間に挟んで弁座51に対して固定して設けられ、弁体52の撓み量を規制するストッパー53と、を有し、弁体52は、基端部52aと先端部52bとの間に設けられ吐出口12を閉塞する閉塞部52cと、基端部52aと閉塞部52cとの間に設けられた変曲部52dと、を備え、弁体52は、変曲部52dにおいて、先端部52b側がストッパー53から遠ざかる方向に曲げられていることを特徴とするものである。
この構成によれば、冷媒の吐出圧力により弁体52が押し上げられたときに最も速度が高くなる先端部52bを、ストッパー53に当接させないようにすることができる。したがって、ストッパー53と当接する際に弁体52に生じる応力のピーク値を減少させることができるため、弁体52の破損を防止することができ、結果として、冷媒圧縮装置1の耐久性を向上させることができる。
また、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置1は、ストッパー53は、弁体52側に凸となるように湾曲し弁体52に当接するストッパー面53aを有し、冷媒の吐出圧力に応じて弁体52の撓み量が徐々に増加する場合、弁体52のうちストッパー面53aと当接する当接部分A1、A2、A3は、基端部52aから変曲部52dに向かって連続的に拡大されていくことを特徴とするものである。また、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置1は、変曲部52dと先端部52bとの間の部分は、少なくとも当接部分A3が変曲部52dにまで拡大されるまでの間、ストッパー面53aと当接しないことを特徴とするものである。
この構成によれば、弁体52が押し上げられる際に弁体52の曲げ剛性が連続的に変化するため、弁体52とストッパー53との当接時間を長くすることが可能となり、弁体52とストッパー53とが当接する速度を減速させることができる。したがって、ストッパー53と当接する際に弁体52に生じる応力のピーク値を減少させることができるため、弁体52の破損を防止することができる。
実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る冷媒圧縮装置について説明する。本実施の形態に係る冷媒圧縮装置は、吐出弁機構の構成を除き、実施の形態1に係る冷媒圧縮装置1と同様の構成を有している。図6は、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置の吐出弁機構60近傍の構成を示す断面図である。なお、実施の形態1の吐出弁機構50と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図6に示すように、本実施の形態の吐出弁機構60は、実施の形態1の吐出弁機構50と比較して、ストッパー53(少なくともストッパー面53a)が弁体52の材質よりも硬度(表面硬度)の低い材質で形成されている点に特徴を有している。ストッパー53及び弁体52の硬度は、例えばビッカース硬さにより評価することができる。本例では、弁座51及び弁体52は鉄鋼材により形成されており、ストッパー53はアルミニウムにより形成されている。
本発明の実施の形態2に係る冷媒圧縮装置について説明する。本実施の形態に係る冷媒圧縮装置は、吐出弁機構の構成を除き、実施の形態1に係る冷媒圧縮装置1と同様の構成を有している。図6は、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置の吐出弁機構60近傍の構成を示す断面図である。なお、実施の形態1の吐出弁機構50と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図6に示すように、本実施の形態の吐出弁機構60は、実施の形態1の吐出弁機構50と比較して、ストッパー53(少なくともストッパー面53a)が弁体52の材質よりも硬度(表面硬度)の低い材質で形成されている点に特徴を有している。ストッパー53及び弁体52の硬度は、例えばビッカース硬さにより評価することができる。本例では、弁座51及び弁体52は鉄鋼材により形成されており、ストッパー53はアルミニウムにより形成されている。
冷媒の吐出圧力が増加し、弁体52が押し上げられてストッパー53と当接する際には、ストッパー53が局所的に変形する。弁体52とストッパー53とが当接している間、弁体52はストッパー53の変形に応じて減速し、ストッパー53の変形量が最大となる瞬間に弁体52の速度が0となる。一方、冷媒の吐出圧力が低下した際には、ストッパー53の変形が復元するのに従って、弁体52が弁座51に近づく方向に運動する。その後、弁体52はストッパー53から離れ、弁座51に当接する。
ストッパー53の最大変形量は、ストッパー53の材質の硬度と弁体52の材質の硬度などで決定される。本実施の形態では、ストッパー53の材質が弁体52の材質よりも硬度が低いため、従来の構成と比較して、ストッパー53の最大変形量を大きくすることができる。これにより、弁体52とストッパー53とが当接する際にストッパー53が変形する時間を長くすることができるため、結果的に、弁体52とストッパー53との当接時間をより長くすることができる。
弁体52は、冷媒圧縮装置の冷媒圧縮動作に応じて、弁座51とストッパー53との間を繰り返し移動する。このため、弁体52の基端部52aや変曲部52dなどの部位には繰り返し応力が生じる。したがって、弁体52には、冷媒圧縮装置1を運転する際に想定される繰り返し回数での破断応力に安全率を考慮した応力値以下となる材料を用いるか、疲労限度を持たない鉄鋼系材料を用いることが望ましい。これにより、繰り返し応力による弁体52の破壊を抑制することが可能となる。
以上説明したように、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置は、ストッパー53が、弁体52の材質よりも硬度の低い材質で形成されていることを特徴とするものである。この構成によれば、ストッパー53の最大変形量を大きくすることができるため、弁体52とストッパー53との当接時間を長くすることができる。したがって、ストッパー53と当接する際に弁体52に生じる応力のピーク値をより減少させることができるため、弁体52の破損をより確実に防止することができる。
実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係る冷媒圧縮装置について説明する。本実施の形態に係る冷媒圧縮装置は、吐出弁機構の構成を除き、実施の形態1に係る冷媒圧縮装置1と同様の構成を有している。図7は、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置の吐出弁機構70近傍の構成を示す断面図である。なお、実施の形態1の吐出弁機構50と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図7に示すように、本実施の形態の吐出弁機構70は、実施の形態1の吐出弁機構50と比較して、弁座51が弁体52の材質よりも硬度(表面硬度)の低い材質で形成されている点に特徴を有している。弁座51及び弁体52の硬度は、例えばビッカース硬さにより評価することができる。本例では、弁体52及びストッパー53は鉄鋼材により形成されており、弁座51はアルミニウムにより形成されている。
本発明の実施の形態3に係る冷媒圧縮装置について説明する。本実施の形態に係る冷媒圧縮装置は、吐出弁機構の構成を除き、実施の形態1に係る冷媒圧縮装置1と同様の構成を有している。図7は、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置の吐出弁機構70近傍の構成を示す断面図である。なお、実施の形態1の吐出弁機構50と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図7に示すように、本実施の形態の吐出弁機構70は、実施の形態1の吐出弁機構50と比較して、弁座51が弁体52の材質よりも硬度(表面硬度)の低い材質で形成されている点に特徴を有している。弁座51及び弁体52の硬度は、例えばビッカース硬さにより評価することができる。本例では、弁体52及びストッパー53は鉄鋼材により形成されており、弁座51はアルミニウムにより形成されている。
冷媒の吐出圧力が低下し、弁体52が自身の復元力により弁座51と当接する際には、弁座51が局所的に変形する。弁体52と弁座51とが当接している間、弁体52は弁座51の変形に応じて減速し、弁座51の変形量が最大となる瞬間に弁体52の速度が0となる。一方、冷媒の吐出圧力が増加した際には、弁座51の変形が復元するのに従って、弁体52がストッパー53に近づく方向に運動する。その後、弁体52は弁座51から離れ、ストッパー53に当接する。
弁座51の最大変形量は、弁座51の材質の硬度と弁体52の材質の硬度などで決定される。本実施の形態では、弁座51の材質が弁体52の材質よりも硬度が低いため、従来の構成と比較して、弁座51の最大変形量を大きくすることができる。これにより、弁体52と弁座51とが当接する際に弁座51が変形する時間を長くすることができるため、結果的に、弁体52と弁座51との当接時間をより長くすることができる。
弁体52は、冷媒圧縮装置の冷媒圧縮動作に応じて、弁座51とストッパー53との間を繰り返し移動する。このため、弁体52の基端部52aや変曲部52dなどの部位には繰り返し応力が生じる。したがって、弁体52には、冷媒圧縮装置1を運転する際に想定される繰り返し回数での破断応力に安全率を考慮した応力値以下となる材料を用いるか、疲労限度を持たない鉄鋼系材料を用いることが望ましい。これにより、繰り返し応力による弁体52の破壊を抑制することが可能となる。
以上説明したように、本実施の形態に係る冷媒圧縮装置は、弁座51が、弁体52の材質よりも硬度の低い材質で形成されていることを特徴とするものである。この構成によれば、弁座51の最大変形量を大きくすることができるため、弁体52と弁座51との当接時間を長くすることができる。したがって、弁座51と当接する際に弁体52に生じる応力のピーク値をより減少させることができるため、弁体52の破損をより確実に防止することができる。
その他の実施の形態.
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、1つの変曲部52dのみが弁体52に設けられた例を挙げたが、2つ以上の変曲部52dが弁体52に設けられていてもよい。
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、1つの変曲部52dのみが弁体52に設けられた例を挙げたが、2つ以上の変曲部52dが弁体52に設けられていてもよい。
また、上記実施の形態では、弁体52の材質として鉄鋼材を例に挙げたが、弁体52の材質としては他の材料を用いることもできる。また弁体52の材質は1種類である必要もなく、弁体52は2種類以上の材質で形成されていてもよい。
また、上記実施の形態では、弁体52の板厚を均一とした例を挙げたが、弁体52の板厚は均一でなくてもよい。
また、上記実施の形態では、冷媒圧縮装置としてスクロール圧縮機を例に挙げたが、本発明はスクロール圧縮機以外の各種冷媒圧縮装置に適用可能である。
また、上記の各実施の形態や変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。例えば、実施の形態2と実施の形態3とを組み合わせ、弁座51及びストッパー53の双方を弁体52の材質よりも硬度の低い材質で形成するようにしてもよい。
1 冷媒圧縮装置、10 圧縮機構部、11 圧縮室、12 吐出口、13 吐出マフラー、21 固定スクロール、22 揺動スクロール、23、24 台板部、25、26 渦巻歯、27 揺動スクロールボス部、30 電動機部、31 固定子、32 回転子、33 回転軸、33a 偏心軸部、40 圧力容器、41 上部容器、42 中部容器、43 下部容器、44 吸入管、45 吐出管、46 渦巻支え、47 軸受支え、48 ボールベアリング、50、60、70 吐出弁機構、51 弁座、52 弁体、52a 基端部、52b 先端部、52c 閉塞部、52d 変曲部、53 ストッパー、53a ストッパー面、54 ボルト、A1、A2、A3 当接部分、O1、O2、O3 支点、θ 開き角。
Claims (5)
- 冷媒を圧縮する圧縮室を備えた圧縮機構部と、
前記圧縮機構部を駆動する電動機部と、
前記圧縮機構部及び前記電動機部を収容する圧力容器と、
前記圧縮機構部に設けられ、前記圧縮室で圧縮された冷媒を吐出する吐出口と、
前記吐出口の出口側の開口端に設けられた弁座と、
前記弁座に対して固定された基端部と、自由端となる先端部とを備え、冷媒の吐出圧力に応じて前記吐出口を開閉するリード弁構造の弁体と、
前記弁体を前記弁座との間に挟んで前記弁座に対して固定して設けられ、前記弁体の撓み量を規制するストッパーと、を有し、
前記弁体は、前記基端部と前記先端部との間に設けられ前記吐出口を閉塞する閉塞部と、前記基端部と前記閉塞部との間に設けられた変曲部と、を備え、
前記弁体は、前記変曲部において、前記先端部側が前記ストッパーから遠ざかる方向に曲げられていること
を特徴とする冷媒圧縮装置。 - 前記ストッパーは、前記弁体側に凸となるように湾曲し前記弁体に当接するストッパー面を有し、
冷媒の吐出圧力に応じて前記弁体の撓み量が徐々に増加する場合、前記弁体のうち前記ストッパー面と当接する当接部分は、前記基端部から前記変曲部に向かって連続的に拡大されていくこと
を特徴とする請求項1に記載の冷媒圧縮装置。 - 前記弁体のうち前記変曲部と前記先端部との間の部分は、少なくとも前記当接部分が前記変曲部にまで拡大されるまでの間、前記ストッパー面と当接しないこと
を特徴とする請求項2に記載の冷媒圧縮装置。 - 前記ストッパーは、前記弁体の材質よりも硬度の低い材質で形成されていること
を特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の冷媒圧縮装置。 - 前記弁座は、前記弁体の材質よりも硬度の低い材質で形成されていること
を特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の冷媒圧縮装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013102438A JP2014222060A (ja) | 2013-05-14 | 2013-05-14 | 冷媒圧縮装置 |
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CN108825471A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-11-16 | 广东美芝制冷设备有限公司 | 压缩机的排气结构、压缩机和制冷设备 |
CN110285039A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-09-27 | 黄石东贝电器股份有限公司 | 一种具有导流功能的排气阀片及其制冷压缩机 |
WO2019221400A1 (ko) * | 2018-05-17 | 2019-11-21 | 엘지전자 주식회사 | 일체형 밸브 시트와 스토퍼 시트가 구비되는 압축기 |
-
2013
- 2013-05-14 JP JP2013102438A patent/JP2014222060A/ja active Pending
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